Обычные кристаллы характеризуются высокоупорядоченной структурой атомов в повторяющемся узоре. Итак, если эти атомы повторяются в пространстве, могут ли существовать другие кристаллы с узором, который повторяется во времени? И как это может выглядеть? В 2012 году лауреат Нобелевской премии Франк Вильчек предположил, что эти так называемые временные кристаллы могут существовать, и к 2016 году они были экспериментально созданы в лаборатории. Более поздние исследования обнаружили их в детском наборе для выращивания кристаллов и наблюдали, как они взаимодействуют друг с другом.

Читай также: Определена самая маленькая часть времени

В кристалле времени атомы демонстрируют движение по схеме, которая периодически повторяется — так, например, их спины переворачиваются вверх и вниз в предсказуемом тикающем движении. Но что странно, так это то, что этот ритм не соответствует частоте силы, которая его запустила, и в идеальной системе атомы будут продолжать тикать бесконечно без каких-либо дополнительных действий.

Обычная аналогия — самая странная в мире миска с желатином. Обычно, если вы нажимаете на материал, вы ожидаете, что он будет покачиваться в течение нескольких секунд, а затем остановится, пока вы не нажмете его снова. Чего вы не ожидаете, так это того, что он проведет вечность, попеременно покачиваясь и не покачиваясь, всего после двух нажатий — но это то, что делает кристалл времени.

Это может показаться парадоксом, который слишком близок к вечному двигателю, но кристаллы времени технически не нарушают законы термодинамики. Энергия сохраняется в системе в целом, а энтропия (мера беспорядка) не уменьшается, а остается постоянной.

Читай также: Ученые измеряют самый короткий отрезок времени в истории: зептосекунды

Теперь исследователи продемонстрировали кристалл времени в квантовом процессоре Google Sycamore. Команда обработала решетку из 20 кубитов — квантовых битов информации — с помощью лазера, чтобы запустить “тиканье“. Тогда кубиты будут переворачивать свои спины только один раз на каждые два лазерных импульса, нарушая симметрию трансляции времени и создавая кристалл времени. Важно отметить, что, по словам исследователей, это был первый кристалл, демонстрирующий “локализацию множества тел“, феномен, который сохраняет их стабильность.

В этом конкретном эксперименте ученые смогли наблюдать за системой только в течение нескольких сотен циклов, но они говорят, что смогли подтвердить долгосрочную стабильность временных кристаллов, используя моделирование, выполняемое самим квантовым компьютером.

“Нам удалось использовать универсальность квантового компьютера, чтобы помочь нам проанализировать его собственные ограничения“, — говорит Родерих Месснер, соавтор исследования. “По сути, он сказал нам, как исправить свои собственные ошибки, чтобы можно было установить отпечаток идеального времени-кристаллического поведения на основе наблюдений за конечное время“.

Напомним, ранее сообщалось, что физики будут искать квантовое замедление времени внутри ядерного реактора.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

magne1906